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仰望星空是人類最古老的行為(wei) ，但真正用望遠鏡探索星空卻隻有400多年的曆史。在這400多年裏，人類對宇宙的了解有了突飛猛進的進展，與(yu) 此同時，也克服了不少技術上的難題，其中一項就是如何為(wei) 望遠鏡尋找一片明淨的天空，讓人類探索宇宙的視線暢行無阻。

高質量的天文觀測並不是隨處都可以進行的，它對大氣的要求十分苛刻，需要空氣極為(wei) 透明和寧靜。我們(men) 都有這樣的體(ti) 驗，天上的星星經常會(hui) “眨眼睛”，這是大氣抖動造成的，這種抖動對天文觀測很不利。此外，還有眾(zhong) 多的苛刻要求，例如汙染少、晴日多、空氣中水汽和塵埃絕少等等。因此，要獲得一個(ge) 高質量的天文觀測點並非輕而易舉(ju) ，它是天文學家們(men) 夢寐以求但又並非輕易就能實現的目標。尤其是在人類社會(hui) 工業(ye) 化高度發展的今天，實現這一目標變得尤為(wei) 不易。

2021年8月，我國科學家宣布了一項重大科學進展，天文學家們(men) 克服重重困難，經過不懈努力，在青海省成功發現了一處優(you) 良台址——青海冷湖台址。冷湖是青藏高原上的一個(ge) 湖泊，位於(yu) 我國青海省北部阿爾金山南麓的戈壁灘上，因湖得名的冷湖鎮亦坐落於(yu) 附近。科學家們(men) 在冷湖鎮附近找到了這個(ge) 非常理想的天文觀測點，它位於(yu) 冷湖賽什騰山區一座海拔4200米的山峰上。尋找優(you) 良的天文台台址需要不畏艱難的頑強精神和嚴(yan) 謹的科學態度。

自2018年1月起，中國科學院國家天文台的研究團隊就對冷湖地區的各項參數進行了連續監測，這種監測一直持續了3年。結果表明，冷湖地區日照豐(feng) 沛、降水稀少、夜空晴朗，由於(yu) 地勢高，地麵風沙對4000 米以上的地區亦沒有影響。同時，曆史記錄的天氣條件也非常理想。因此，科學家們(men) 認為(wei) ，這裏的觀測條件具備世界一流的視寧度和承載我國未來重大天文科學設施的潛力，堪稱“世界級的天文觀測台址”，可以與(yu) 夏威夷莫納克亞(ya) 這種舉(ju) 世公認的最佳天文台台址比肩。

青藏高原有著世界“第三極”之稱，是國際天文學界的向往之地。現在，我國科學家們(men) 終於(yu) 在這裏找到了最優(you) 良的天文觀測台址，從(cong) 而實現了全球天文學家們(men) 的共同願望。這一成果，打破了長期製約我國光學天文觀測發展的瓶頸，為(wei) 我國光學天文學、行星科學和深空探測等學科的發展創造了重大機遇。

優(you) 良台址成就地基天文學的輝煌

今天，天文學已經進入多信使多波段時域時代，人們(men) 不僅(jin) 用可見光觀測宇宙，也用其他多種人眼看不見的光觀測宇宙，包括射電波、紅外線、紫外線、X射線、γ射線等。為(wei) 此，望遠鏡已經不限於(yu) 傳(chuan) 統的地麵望遠鏡了。太空望遠鏡也每時每刻都在將它們(men) 探索宇宙的視線投向深空。

然而，即使在今天，地麵望遠鏡也仍然是天文學研究的主力軍(jun) ，這是因為(wei) 太空望遠鏡建造成本高，發射和操作的技術難度大，在口徑和觀測能力上依然受到限製，所以，在可以穿透大氣層的波段上，人們(men) 依然主要依賴地基天文望遠鏡觀測宇宙。具體(ti) 地說，可見光、射電波和一部分紅外線能穿透地球大氣抵達地麵，地基望遠鏡在這些波段上均大有作為(wei) 。事實上，正是因為(wei) 有了大型地麵望遠鏡，人類對宇宙的認識才有了長足的進展。

1917年，人們(men) 在威爾遜山天文台建造了口徑2.5米的胡克望遠鏡，這是當時最大的天文望遠鏡。威爾遜山位於(yu) 美國加利福尼亞(ya) 州帕薩迪納附近，海拔1742米，那裏視野開闊，大氣穩定，非常適合天文觀測。胡克望遠鏡建成後不久，美國天文學家埃德溫·哈勃來到威爾遜山開始用胡克望遠鏡研究宇宙。當時很多人都認為(wei) ，“仙女座星雲(yun) ”隻是一團“星雲(yun) ”，它存在於(yu) 銀河係中，而銀河係也非常特別，它在宇宙中是獨一無二的。然而，埃德溫·哈勃借助胡克望遠鏡看到了“仙女座星雲(yun) ”中的恒星，這說明仙女座星雲(yun) 不是一團“雲(yun) ”，它是由一顆顆星星組成的，是一個(ge) 和銀河係一樣的“星係”。

威爾遜山天文台

而且，埃德溫·哈勃還通過仙女座星雲(yun) 中的“造父變星”未來中國天文學發展的重要保障判斷出這個(ge) 星係遙遠地存在於(yu) 銀河係之外。原來銀河係並不特別，它隻是宇宙中一個(ge) 普通的星係。埃德溫·哈勃對星係表現出濃厚的興(xing) 趣，他利用胡克望遠鏡研究了很多星係後，發現幾乎所有星係都呈現出紅移。這說明宇宙中的所有星係都正在離我們(men) 遠去，而且，星係遠去的速度和它們(men) 與(yu) 我們(men) 的距離很有關(guan) 聯：越遠，它們(men) 背離我們(men) 的速度就越快。於(yu) 是，埃德溫·哈勃明白了，星係的退行速度是與(yu) 它們(men) 的距離成正比的。

原來，宇宙正在膨脹之中，它不是靜止的，每時每刻都在演繹著運動、變化、誕生和死亡，這一發現改變了人類對整個(ge) 宇宙的看法。胡克望遠鏡的卓越表現激勵了天文學家們(men) ，此後，地基望遠鏡的發展便進入了快車道，各種大型地基望遠鏡層出不窮。它們(men) 坐落於(yu) 觀測條件理想的地方，例如位於(yu) 海拔4206米的莫納克亞(ya) 火山的莫納克亞(ya) 天文台，凱克望遠鏡、“昴”望遠鏡和雙子北望遠鏡等都安裝於(yu) 此。

智利的歐洲南方天文台始建於(yu) 1962年，那裏安裝有令人驚歎的巨鏡——甚大望遠鏡。它坐落在海拔2632米的帕瑞納山上，那裏氣候幹燥，夜空晴朗，非常適合天文觀測。經過多年的計劃和建造，大雙筒望遠鏡終於(yu) 落戶在美國亞(ya) 利桑那州海拔3190米的格雷厄姆山上，那裏遠離大城市的燈光，水汽和塵埃極為(wei) 稀少，是非常理想的天文觀測點。自20世紀90年代起，人們(men) 在西半球架起了十幾座8至10米口徑的大型望遠鏡，這一宏偉(wei) 舉(ju) 措大大推動了天文學的發展。

莫納克亞(ya) 火山的莫納克亞(ya) 天文台

未來中國天文學發展的重要保障

在這樣的背景下，我國的地基望遠鏡的建設也在不斷發展之中。在光學望遠鏡家族中，我國已擁有2.16米口徑望遠鏡，位於(yu) 國家天文台興(xing) 隆觀測站；2.4米口徑望遠鏡，位於(yu) 雲(yun) 南天文台麗(li) 江觀測站；而口徑更大的LAMOST是一台4～6米級的光譜巡天望遠鏡，同樣位於(yu) 興(xing) 隆觀測站。LAMOST 後來被正式命名為(wei) “郭守敬望遠鏡”，是世界上最大的大視場望遠鏡，堪稱能幹的“星空巡視員”。它具備星空的“普查”功能，但不具備成像觀測能力。

郭守敬望遠鏡

無論是紫金山天文台、雲(yun) 南天文台，抑或是國家天文台興(xing) 隆觀測站，這些早期落成的天文台都適應了當時的觀測需求。然而，隨著時間的推移，天文學家們(men) 需要將下一代天文望遠鏡的台址確定在更加理想的地方，這就要求天文學家們(men) 真正按照國際標準尋找台址。

這項工作從(cong) 2000年左右啟動，從(cong) 那時起，中國天文學家將視線投向了我國的西部。2016年，《國家重大科技基礎設施建設“十三五”規劃》正式公布，大型光學紅外望遠鏡被列入優(you) 先啟動的10個(ge) 項目之列，從(cong) 而明確了“優(you) 選台址，並建設一架12米級口徑光學紅外望遠鏡”的目標。這是一個(ge) 衝(chong) 刺光學極限探測能力的宏偉(wei) 計劃。假若有了12米級口徑光學紅外望遠鏡，我國天文觀測的綜合能力就能得到大幅提升，從(cong) 而有助於(yu) 躋身國際領先行列。

同時，此項目也能為(wei) 相關(guan) 領域的前沿研究提供重要支撐，帶動我國先進光學技術的創新發展。基於(yu) 這個(ge) 原因，我國科學家開始以滿足12米級口徑光學紅外望遠鏡的標準進行天文台的選址工作。冷湖位於(yu) 我國的腹地，作為(wei) 未來的大型天文台台址，冷湖觀測基地具有發展良好交通設施、建設可靠後勤保障和科研基地的條件。現在，隨著專(zhuan) 家們(men) 的認可，一些項目開始落戶冷湖觀測基地。2021年5月，總投資達2 億(yi) 元的中國科學技術大學—紫金山天文台2.5米大視場巡天望遠鏡項目落戶冷湖。建成後，這架望遠鏡將成為(wei) 北半球時域巡天觀測口徑最大、能力最強的望遠鏡。

與(yu) 此同時，青海省政府與(yu) 清華大學簽署了總投資約13億(yi) 元的“寬視場巡天望遠鏡（MUST）”項目合作協議。而西華師範大學與(yu) 國家天文台合作的50厘米雙筒望遠鏡已經進駐，並已開始工作。從(cong) 已經建成和正在建設的項目來看，冷湖將成為(wei) 我國規模最大的天文台，它也將成為(wei) 世界天文觀測的重要資源。尤為(wei) 重要的是，它為(wei) 未來中國天文學的大踏步發展提供了重要保障。

目前，全球地基大型望遠鏡多集中在西半球，這種分布的不均衡製約了天文學的發展。這是因為(wei) 天文觀測常需要時域、空域的接力觀測，而東(dong) 半球缺乏優(you) 良的大型觀測台就難以很好地完成這種觀測。如今，冷湖觀測基地的出現將改變這種窘境。我國大型光學天文台的建立，不僅(jin) 將為(wei) 我國天文學的發展帶來重大機遇，同時也必將為(wei) 全人類探索宇宙奧秘的偉(wei) 大事業(ye) 作出重要的貢獻。

雪後夕陽下的賽什騰，天文台籠罩在落日餘(yu) 暉中。（圖片來源：中國國家天文台）

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